I2C & UART con Analizador Lógico

En la actualidad es mucho más sencillo y barato que antes, fabricar dispositivos electrónicos. La mayoría de los equipos que se fabrican ahora son de tecnología digital, y si requieren algún ajuste, casi siempre se realiza mediante un software… los ajustes internos han desaparecido.

La tecnología digital ha permitido también abaratar los costes de desarrollo y producción, hasta el punto que ahora cualquier aficionado a la electrónica pueda disponer de algunos equipos de medida que antes sólo estaban al alcance de los fabricantes.

Ahora es posible disponer de un analizador lógico de 8 canales por menos de 10€, aprovechando como interface gráfico un PC. El uso de un PC en los equipos de medida permite de forma muy sencilla actualizar sus prestaciones, sólo hay que actualizar el software de control en el PC.

Analizador Lógico USB LA1002 de 8 canales 24 MHz

Este analizador lógico permite grabar las secuencias digitales que transmiten los equipos en tiempo real, pudiendo analizar posteriormente los protocolos que utilizan, medir la velocidad de las comunicaciones, comparar señales, etc. Con un analizador lógico se reducen notablemente los tiempos dedicados al desarrollo, y al mismo tiempo sirve para entender mejor los protocolos utilizados en las comunicaciones digitales.

Hace unos meses monté un receptor de radio controlado por Arduino. Este receptor de radio es totalmente digital. Todos sus ajustes y control se realizan mediante el bus de comunicaciones I2C. Para comprender mejor el funcionamiento de un analizador lógico, voy a utilizar este receptor de radio como ejemplo, y voy a grabar las comunicaciones I2C entre el módulo receptor de radio y Arduino, y al mismo tiempo las señales RX/TX de la UART de Arduino.

Bus I2C

Hace unos años publiqué un video dedicado al Bus I2C. En este caso sólo voy a hacer un resumen.

Bus I2C

El bus I2C es un protocolo de comunicaciones bidireccional compuesto por 3 hilos, Datos, Reloj y masa (GND). Al ser esta una señal síncrona, controlada por los impulsos del reloj, la velocidad es variable y sólo en casos especiales se superan los 100 KHz.

Ambas líneas permanecen conectadas a nivel alto, mediante resistencias Pull-Up, y son los dispositivos los encargados de cargar las líneas para generar los impulsos. El dispositivo que hace de máster es el encargado de generar la señal de sincronismo (Clock). El dispositivo que envíe los datos, ya sea máster o esclavo, es el encargado de generar la señal de datos.

Los cambios de nivel en el hilo de datos siempre suceden cuando el nivel del hilo del Clock está a nivel bajo. Cuando esto no se cumple, es porque se está generando el bit de Start o el de Stop. Las comunicaciones I2C siempre comienzan con un bit Start, y finalizan con un bit Stop. Cuando el hilo del Clock está en nivel alto y cambia de estado el hilo de datos: si cambia de 1 a 0, es un bit Start y si cambia de 0 a 1 es un bit Stop.

La información se transmite en formato de 8 bits, salvo la dirección que se compone de 7 bit, utilizando el octavo bit como indicación del dispositivo máster, para indicar al esclavo o receptor, si va a transmitir datos a continuación o espera recibirlos de él. En ambos casos, el dispositivo máster genera la señal de reloj y el primer Byte con la dirección.

Con el fin de mantener la comunicación activa, el dispositivo que hace de receptor carga la línea de datos cuando recibe un Byte correctamente, generando así el bit ACK a nivel bajo.

Si el dispositivo transmisor detecta un nivel bajo al finalizar el envío de cualquier Byte, puede continuar con el siguiente, y si recibe el bit ACK a nivel alto, podría reenviar de nuevo la información o finalizar la comunicación generando un bit Stop.

Software: PulseView

El software PulseView es el complemento necesario para controlar el analizador lógico USB LA1002 de 8 canales, y se puede descargar desde el siguiente link: https://sigrok.org/wiki/PulseView

UART y RS232

Las comunicaciones de una UART también es de 3 hilos y bidireccional, pero a diferencia del I2C, la comunicación de la UART es asíncrona. La UART utiliza un hilo para transmitir, otro para recibir y el tercero es el hilo de referncia o GND. Al no disponer de una señal de sincronismo (clock), en el dispositivo receptor es necesario configurar la velocidad y formato de las comunicaciones que utiliza el dispositivo transmisor.

Bit: START/STOP

Para que el dispositivo receptor pueda sincronizar el inicio de cada Byte que recibe, el dispositivo transmisor inserta un bit de inicio y otro de fin, son los bit de Start y Stop. El bit de Stop se puede considerar como un tiempo de inactividad, o pausa entre Bytes. Así el tamaño del bit de Stop puede ser del tamaño de 1 bit de datos, de 1,5 o 2… y no se puede omitir.

Este tiempo de inactividad del bit Stop, aparte de marcar el fin de cada Byte, lo utiliza el terminal receptor para convertir los datos serie de cada Byte en paralelo y almacenarlos en la memoria buffer de la UART. Lo procesadores antiguos, cuando recibían datos a una velocidad alta disponían de muy poco tiempo para realizar todo el proceso de almacenar los datos. Aumentando el intervalo de tiempo entre Bytes (bit Stop), era posible aumentar la velocidad de las comunicaciones serie.

Bit: DATOS

El número de bits de datos de una UART es variable, entre 4 y 8 bits. Lo normal es utilizar el formato estándar de 8 bit, equivalente a 1 Byte. Los formatos inferiores permitían aumentar la velocidad de las comunicaciones en los procesadores antiguos. Por ejemplo, con 7 bits se pueden codificar los primeros 127 caracteres de la tabla ASCII.

El bus I2C envía los datos en serie empezando por el bit más significativo, bit MSB. La UART lo hace al revés, enviando primero el bit menos significativo, bit LSB. Al final del último bit de cada Byte, es posible enviar un bit de paridad.

Bit: PARIDAD

El bit de paridad se puede omitir, a diferencia de los bit Start y Stop que son imprescindibles. El bit de paridad protege ligeramente la integridad de los datos que se reciben, pudiendo omitir los Bytes erróneos. El valor del bit de paridad es necesario definirlo en las comunicaciones:

(N)one = sin bit de paridad
(E)ven = paridad PAR … bit de complemento para que el número de unos sea par
(O)dd = paridad IMPAR … bit de complemento para que el número de unos sea impar
(M)ark = siempre 1*
(S)pace = siempre 0*

(*) Permite diferenciar los Bytes de direccionamiento y datos en las comunicaciones RS485 y RS422, cuando se conectan varios dispositivos receptores en paralelo de diferente dirección.

Envío serie: RS232

En este ejemplo un PC transmite el número 5 del teclado por la UART y su interface serie RS232. Cuando el procesador no envía datos el nivel lógico a la salida de la UART es alto (inactividad) , y cuando se transmite un 0 el nivel lógico es bajo.

El interface serie RS232 convierte la señal continua pulsante en otra alterna de mayor nivel, protegiendo así las comunicaciones de posibles inducciones en los cableados. Es importante destacar que el interface serie invierte los niveles lógicos de la UART.

Esta UART está configurada para transmitir a una velocidad de 4800 bps, sin bit de paridad, 8 bit de datos y 1 bit de Stop. En total se envían 10 bits, y se necesita un tiempo ligeramente superior a 2 mSeg. para transmitir un Byte.

Gestión I2C del módulo SI4703 desde Arduino

Si abrimos las librerías del módulo receptor de radio SI4703, podemos ver que en los registros del 0x0A hasta el 0x0F se almacena el nivel de campo recibido, la frecuencia sintonizada y los 64 Bytes de datos del último grupo RDS recibido. Los datos del RDS se guardan en los 4 últimos registros, ordenados y etiquetados con la letra de cada bloque.

Observando la rutina de lectura, comprobamos que siempre envía por I2C los 32 Bytes de los 16 registros, pero empezando por el 0x0A. Así el primer valor leído será el nivel de campo, a continuación la frecuencia sintonizada y el RDS, dejando para el final los registros desde el 0x00 hasta el 0x09. En total se envían por el bus I2C 33 Bytes: 1 Byte de dirección mas los 32 Bytes de los 16 registros.

Decodificación de los datos recibidos por I2C

En la imagen anterior vemos los datos del Bus I2C que Arduino ha leído del módulo receptor de radio (SI4703). He coloreado los paquetes, cambiado el color cada 32 Bytes de datos. Como vimos antes, los primeros 2 Bytes son los del registro 0x0A. El Byte menos siginificativo de los dos es el nivel de campo recibido: 0x33 (hexadecimal) y si los convertidos a decimal serían 51dBuV.

El registro siguiente, el 0x0B, es la frecuencia sintonizada: 0x0023 = 35 decimal. Ahora le sumamos 875 (910) y luego lo dividimos entre 10 para obtener la frecuencia en MHz = 91,0.

A continuación tenemos los 8 Bytes con los datos RDS del último grupo recibido. Si copiamos los 8 Bytes del RDS y comprobamos que tipo de grupo es, podemos decodificar toda la información que contiene.

Por este grupo estamos recibiendo el bit TA, M/S, 1 bit del DI, las 2 primeras letras del PS, 2 frecuencias alternativas, y además el resto de información genérica de todos los grupos RDS: PI, TP y PTY.

Si nos fijamos con más detalle en la captura de datos recibidos por el bus I2C, vemos que cada grupo RDS se está repitiendo 20 veces. Esto es debido a la alta velocidad de lectura del bus I2C, en relación a la velocidad del RDS.

¿Necesitas fabricar un PCB?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos (PCB), pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay.

Ahora también puedes encargar trabajos 3D, mecanizados con CNC y fabricación de cajas metálicas o de plástico inyectado.

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Ionizador & Generador de Ozono, con material reciclado

Construcción de un Ionizador de aire y un Generador de ozono, utilizando materiales reciclados. A pesar de que respirar ozono en altas concentraciones puede llegar a ser tóxico, el ozono es uno de los remedios más eficaces para eliminar virus y bacterias. El ozono está formado por tres átomos de oxígeno, y es uno de los más potentes oxidantes que se conocen. El ozono es capaz de eliminar no sólo virus, sino también un amplísimo rango de otros microorganismos contaminantes presentes en el aire… y esto sin olvidar su eficacia para eliminar olores desagradables.

Generador de Ozono & Coronavirus

¿Qué es un Ionizador de aire?

Un ionizador de aire es un dispositivo que sirve para purificar el aire dentro de un entorno cerrado.

Los iones se producen al exponer las moléculas de aire a un voltaje muy alto. El ionizador carga eléctricamente las moléculas del aire, creando iones negativos.

Los iones negativos, debido a un proceso químico natural, se unen a partículas en el aire como polvo, bacterias o polen, lo que hace que se depositen en las superficies de la casa y no estén revoloteando en el aire. Al eliminar el polvo y el polen del ambiente, es muy útil para personas con alergias.

La diferencia entre un generador de ozono y un ionizador, es que el ozono se crea a partir de un pequeño arco eléctrico, y el ionizador sólo necesita el campo eléctrico.

En cualquier caso, los ionizadores también generan una pequeña cantidad de ozono, y no solo iones negativos. Hay que tener cuidado, porque el ozono es un gas tóxico cuando se respira en altas concentraciones.

Generador de alta tensión

Al igual que el generador de ozono, el ionizador también necesita un generador de alta tensión. Podemos construir un generador de alta tensión con material reciclado, utilizando el balastro electrónico de una bombilla de gas (ahorradora) y un transformador de líneas de un televisor viejo (Flyback).

Sólo tendremos que localizar el devanado primario del transformador (Flyback) y conectarlo en los dos extremos de las 4 conexiones de salida del balastro. Las dos conexiones centrales no se utilizan. Al conectar a la red eléctrica el balastro, ya obtendremos en el secundario del transformador la tensión necesaria (AT) para ionizar el aire, o generar ozono.

Difusor de iones

Para mezclar los iones con el aire, he utilizado una válvula OA3 y un trozo de malla mosquitera metálica. La válvula OA3 es un diodo estabilizador de tensión, el cuál incluye en su interior gas neón en lugar de vacío. El ánodo del diodo (placa) es el elemento más próximo al cristal, y es el que va conectado a uno de los polos del devanado secundario del transformador (devanado de alta tensión). El otro polo del devanado de alta tensión se conecta a la malla metálica exterior, la cuál envuelve el vidrio de la válvula OA3. Al estar ambos polos del devanado secundario ligeramente distantes, no se llegará a producir un arco, pero el campo eléctrico ioniza todo su entorno, tanto en el interior de la válvula como en las proximidades de la malla metálica. Así el gas neón del interior de la válvula se iluminará, y podremos saber que todo está funcionando.

Para conseguir una buena distribución de los iones producidos en las proximidades de la válvula, el ionizador lo tendríamos que montar dentro de una caja, junto con un ventilador que hiciera circular el aire por encima de la malla metálica. También se deberían montar unos filtros de aire en la entrada del ventilador, con el fin de evitar la acumulación de partículas en la superficie del ionizador.

Generador de Ozono

El elemento reactor necesario para generar el ozono, esta construido con un trozo de plancha metálica (yo he utilizado cobre) y un trozo del mismo tamaño de rejilla mosquitera metálica. Ambos metales van conectados a cada uno de los terminales del devanado de alta tensión, y están separados por una fina capa de material aislante. El material aislante podría ser vidrio o cerámica, pero yo he utilizado dos capas de cinta auto adhesiva Kapton. Al estar ambos polos del devanado de alta tensión tan próximos, en la superficie de la rejilla metálica se formará una especie de plasma de color azulado.

Si miramos de cerca la rejilla, observaremos que ese color azulado está formado por una multitud de pequeños arcos eléctricos, que son los causantes de la descomposición de las moléculas de oxígeno y generación del ozono.

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Generador de Ozono & Coronavirus

Construcción de un sencillo generador de ozono, capaz de purificar el aire y proteger el entorno frente a bacterias, virus y malos olores.
A pesar de que respirar ozono en altas concentraciones puede llegar a ser tóxico, el ozono es uno de los remedios más eficaces para eliminar virus y bacterias. El ozono está formado por tres átomos de oxígeno, y es uno de los más potentes oxidantes que se conocen. El ozono es capaz de eliminar no sólo virus, sino también un amplísimo rango de otros microorganismos contaminantes presentes en el aire… y esto sin olvidar su eficacia para eliminar olores desagradables.

¿Es tóxico el Ozono?

¿Cómo actúa el Ozono?

Ozono El ozono oxida la pared celular de microorganismos, provocando su rotura y propiciando así que los constituyentes celulares salgan al exterior de la célula. Pero los daños producidos sobre los microorganismos no se limitan a la oxidación de su pared: el ozono también causa daños a los constituyentes de los ácidos nucléicos (ADN y ARN), que son de especial interés en el caso de la desactivación de todo tipo de virus. Así los microorganismos no serán capaces de desarrollar inmunidad al ozono, al contrario de cómo reaccionarían frente a otros compuestos. El ozono es eficaz en la eliminación de bacterias, virus, protozoos, nematodos, hongos, agregados celulares, esporas, quistes… incluso el virus del Ébola en el aire. Por otra parte, actúa a menor concentración y con menor tiempo de contacto que otros desinfectantes. El ozono no puede ser envasado como el cloro, pero está demostrado que su poder desinfectante es al menos diez veces más potente.

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), el ozono es el desinfectante más eficiente para todo tipo de microorganismos. Con concentraciones de ozono entre 0,1 y 0,2 mg/L. por min, se consigue desactivar el 99% de Rotavirus y Poliovirus, pertenecientes también al Grupo IV de los Coronavirus.

La OMS recomienda una concentración máxima de ozono en el aire, para el público en general, de 0,05 ppm (0,1 mg/m³)… teniendo en cuenta que existe un riesgo si se superasen valores de 1 mg/m³.

¿Cómo funciona un generador de ozono?

Cuando el oxígeno en el aire es sometido a un pulso de alta tensión, el doble enlace 0=0 de oxígeno se rompe, entregando dos átomos de oxígeno, las cuales se recombinan con otras de oxígeno.

Estas moléculas recombinadas contienen tres átomos de oxígeno en lugar de dos, y esto es lo que origina el ozono.

Montaje del Generador de Ozono

El montaje de este generador de ozono es muy sencillo, porque sólo se necesita colocar un cable de alimentación y enchufarlo a la red eléctrica.

Por comodidad de uso, es conveniente intercalar un interruptor en la entrada de alimentación. Por seguridad, se debería montar todo el circuito dentro de una caja aislante, y proteger su placa cerámica, encargada de generar las moléculas de Ozono, ya que es muy frágil y además está alimentada con una tensión alterna de 2,5 KV.

Caja impresa en 3D

La caja la he fabricado en PLA, a medida de este generador de ozono. Para la fijación de la tapa inferior, se necesitan 4 tornillos de rosca chapa.

Los archivos que necesitas para imprimir esta caja, los puedes descargar desde el siguiente enlace:

Ozone generator to disinfect the air

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Ahora el servicio de montaje en PCBWay por tan solo 30$, con tiempo de entrega rápido.

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Cámara de seguridad IP65

La cámara de seguridad Imou LOOC incorpora una protección IP65, lo que le permite funcionar bajo la lluvia. La cámara Imou LOOC puede realizar grabaciones de alta calidad (Full HD – 1080p), y de forma automática cada vez que detecta algún movimiento dentro de su área de seguridad. La cámara Imou LOOC dispone de un sistema de iluminación LED y una sirena, para utilizarla en modo disuasorio… pero también puede grabar sin luz, mediante la activación automática de su iluminación infrarroja, enviar mensajes de alarma a un teléfono móvil, habilitar la comunicación de voz en sentido bidireccional, etc.

Imou LOOC

Características

DISUASIÓN ACTIVA: la detección mediante infrarrojo pasivo (PIR) activa la cámara en el momento en que se detecta un movimiento, pudiendo encender su iluminación LED y disparar la sirena, grabando automáticamente la escena y enviando alertas al móvil vinculado. A través del altavoz de seguridad, es posible comunicarse con el visitante o advertir al intruso.
ADECUADA PARA USO EN EXTERIORES: el diseño impermeable de grado IP65 posibilita que la cámara pueda instalarse en cualquier lugar al aire libre con condiciones climáticas normales. Hay disponibilidad de cubiertas opcionales de silicona —de color blanco, negro y diseño de camuflaje— para una apariencia estética o para una mejor integración con el entorno (se venden por separado).
PROTECCIÓN DE DATOS PERSONALES A NIVEL BANCARIO: Al ser uno de los primeros fabricantes en cumplir con el Reglamento General de Protección de Datos (RGPD) Imou utiliza servidores europeos locales, que incluyen tecnología avanzada de cifrado TLS, protegiendo así la privacidad.
CONECTIVIDAD: Permite interactuar con Alexa, Google Assistant y el sistema IFTTT.
SIN PÉRDIDA DE DETALLES: La óptica de cristal Full HD de 1080p brinda imágenes y vídeos nítidos, incluso en completa oscuridad, gracias a la funcionalidad de visión nocturna tan clara como el día, mejorada con la iluminación IR y un algoritmo profesional de procesamiento de imágenes.
GARANTÍA Y SOPORTE: Imou es una marca global de seguridad inteligente que ofrece una garantía de 24 meses y soporte técnico local de por vida. La cámara de vigilancia WiFi exterior tiene un cable de 3 metros, longitud suficiente para realizar la instalación.
ALMACENAMIENTO: Imou LOOC utiliza la codificación H.265, reduciendo el ancho de banda y ocupación de memoria en un 50%, sin pérdida de calidad. Con una tarjeta SD de 128 GB, se podrían almacenar hasta 12 días de video continuo.
SOFTWARE: La cámara se controla con la aplicación Imou (disponible para iOS y Android), y puede gestionar múltiples dispositivos en una sola cuenta. También puede compartir el acceso a la cuenta con familiares y amigos, de forma que varias personas puedan ver la misma cámara.

OFERTA

La empresa Imou me ha entregado un código de descuento, para que ahora puedas comprar cualquiera de sus productos un 20% más baratos. Si quieres beneficiarte de esta oferta, cuando realices la compra introduce el siguiente código de descuento: 459ACLNG

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Cámara de seguridad inteligente

Cámaras de seguridad

Con la tecnología actual, no es necesario contratar a una empresa para que nos instale una cámara de seguridad. Ahora podemos disponer de una cámara de vigilancia en nuestra vivienda, que una vez conectemos al router, ya sea por cable o WiFi, se encargará de grabar y enviar imágenes a nuestro teléfono móvil cada vez que detecte un movimiento extraño.

Imou Ranger Pro

La cámara de seguridad Imou Ranger Pro permite realizar grabaciones de alta calidad, y de forma automática cada vez que detecta algún movimiento dentro de su área de seguridad. Esta cámara dispone de un sistema de rastreo inteligente, que le permite mover su óptica y grabar siguiendo el movimiento de cualquier intruso que haya sido detectado. La cámara Ranger Pro también puede grabar sin luz, mediante la activación automática de su iluminación infrarroja, enviar mensajes de alarma a un teléfono móvil, habilitar la comunicación de voz en sentido bidireccional, ocultar su óptica en modo remoto para proteger nuestra intimidad cuando queramos, etc.

Características

Puede funcionar en 720 / 1080P Full HD.
Incorpora un sistema de seguimiento automático a objetos móviles, pudiendo apuntar su óptica en modo remoto los 360º.
Dispone de visión nocturna.
Permite una comunicación de audio bidireccional, pudiendo funcionar como si fuera un teléfono.
Permite el envío de notificaciones de alarma.
Las imágenes se pueden almacenar en la nube, en una tarjeta MicroSD o un grabador de video en red.
Toda la información es privada, y cumple con el Reglamento General de Protección de Datos (RGPD).
Permite interactuar con Alexa, Google Assistant y el sistema IFTTT.
La óptica de la cámara se puede ocultar en modo remoto.
Imou Ranger Pro utiliza la codificación H.265, reduciendo el ancho de banda y ocupación de memoria en un 50%, sin pérdida de calidad. Con una tarjeta SD de 128 GB, se podrían almacenar hasta 12 días de video continuo.
La cámara se controla con la aplicación Imou (disponible para iOS y Android), y puede gestionar múltiples dispositivos en una sola cuenta. También puede compartir el acceso a la cuenta con familiares y amigos, de forma que varias personas puedan ver la misma cámara.

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En hora con DCF77

Desde hace años, los sistemas de sincronización horaria han ido evolucionando. No hace mucho tiempo, todos los relojes de uso doméstico había que ponerlos en hora de forma manual cada cierto tiempo. Cada vez que se hacía un cambio oficial de la hora, teníamos que ajustar de forma manual la hora del PC, el reloj de todos electrodomésticos, los equipos de audio y grabación de video, el reloj del automóvil, etc. Actualmente con Internet, esto ha cambiado mucho. Todos los equipos que disponen de una conexión a Internet, tienen la posibilidad de mantener con gran precisión la información de fecha y hora, y ajustar los cambios de hora de forma automática. Sin embargo, desde hace muchos años existen sistemas de sincronización horaria, incluso anteriores a la aparición del GPS. Uno de los sistemas más utilizados en Europa, es el DCF77.

¿Qué es DCF77?

DCF77 es una estación de radio situada en Alemania, que transmite en onda larga (LW). Comenzó a funcionar como una estación de frecuencia estándar el 1 de enero de 1959, y a partir de junio de 1973 se incorporó en la transmisión la información de la fecha y la hora.

El transmisor DCF77 está controlado por Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), el laboratorio nacional de física de Alemania, y transmite en funcionamiento continuo (24 horas).

El transmisor es operado por Media Broadcast GmbH (anteriormente una subsidiaria de Deutsche Telekom AG ), en nombre del laboratorio nacional de física PTB.

La frecuencia portadora de la señal DCF77 es de 77,5 kHz (aproximadamente 3.868,3 m. de longitud de onda) y se genera a partir de relojes atómicos locales que están vinculados con los relojes maestros alemanes en el el laboratorio nacional de física de Alemania en Braunschweig. La señal horaria del DCF77 se utiliza para la difusión del tiempo legal nacional en Alemania.

La transmisión DCF77 marca segundos al reducir la potencia de la portadora durante un intervalo que comienza cada segundo. La duración de la reducción se varía para transmitir un bit de código por segundo, codificando toda la información de fecha y hora a lo largo de cada minuto.

Modulación de amplitud

La señal DCF77 utiliza la codificación de cambio de amplitud para transmitir información de tiempo, codificada digitalmente al reducir la amplitud de la portadora hasta un 15% de lo normal (−16,5 dB) durante 0,1 o 0,2 segundos al comienzo de cada segundo. Una reducción de 0,1 segundos indica un 0 binario; y una reducción de 0,2 segundos indica un 1 binario. Como un caso especial, el último segundo de cada minuto se marca sin reducción de la potencia portadora. La portadora DCF77 está sincronizada de modo que el cruce por cero ascendente se produce al inicio de cada segundo. Todos los cambios de modulación también ocurren al aumentar los cruces por cero.

Hasta el año 2006 también hubo una identificación de la estación con el código Morse, que se enviaba durante los minutos 19, 39 y 59 de cada hora. Finalmente se suspendió, ya que la estación es fácilmente identificable por su señal característica. Se generaba un tono de 250 Hz mediante la onda cuadrada que modula la portadora entre el 100% y el 85% de potencia, y el distintivo de llamada era «DCF77«.

Modulación de fase

Además de la modulación en amplitud, durante 792,78 mSeg. y a partir de 200 mSeg., cada bit de código de tiempo se transmite utilizando un espectro ensanchado de secuencia directa. El bit se mezcla con una secuencia de chips pseudoaleatorios de 512 bits, y se codifica en la portadora utilizando el cambio de fase de ±13°. La secuencia de chips contiene cantidades iguales de cada fase, por lo que la fase promedio permanece sin cambios. Cada chip abarca 120 ciclos de la portadora, por lo que la duración exacta es de los ciclos 15.500 a 76.940 de 77.500. Los últimos 560 ciclos (7,22 mSeg) de cada segundo no están modulados en fase.

Dentro de la modulación de fase, el bit 59 se transmite como un bit 0 ordinario, y los primeros 10 bits (segundos 0–9) se transmiten como 1 binario.

Cuando se compara con la modulación de amplitud, la modulación de fase hace un mejor uso del espectro de frecuencia disponible y da como resultado una distribución de tiempo de baja frecuencia más precisa con menos sensibilidad a las interferencias. Sin embargo, muchos receptores DCF77 no utilizan la modulación de fase. La razón de esto es la disponibilidad mundial de las señales (referencia horaria precisa) transmitidas por los sistemas de navegación global por satélite como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y GLONASS .

Interpretación del código de tiempo

El tiempo se representa en decimal codificado en binario. Representa el tiempo civil, incluidos los ajustes de horario de verano. El tiempo transmitido es el correspondiente al minuto siguiente. Por ejemplo, a las 23:59 del próximo 31 de Diciembre de 2019, se transmitiría la información de las 00:00 del 1 de Enero de 2020.

La modulación de fase generalmente codifica los mismos datos que la modulación de amplitud, pero difiere para los bits 59 a 14, inclusive. El bit 59 (sin modulación de amplitud) se modula en fase como un bit 0. Los bits 0–9 se modulan en fase como 1 bits, y los bits 10–14 se modulan en fase como 0 bits. La información de protección civil y la información meteorológica no se incluye en los datos modulados en fase.

Dos indicadores advierten que los cambios ocurrirán al final de la hora actual: un cambio de zonas horarias y una inserción de segundo intercalar (esta operación se realiza para ajustar los relojes con el calendario solar). Estas indicaciones están presentes durante toda la hora anterior al evento. Esto incluye el último minuto antes del evento, durante el cual los otros bits del código de tiempo (incluidos los bits indicadores del huso horario) codifican la hora del primer minuto después del evento. Los bits de zona horaria pueden considerarse una representación codificada en binario del desplazamiento UTC . El conjunto Z1 indica UTC+2 , mientras que Z2 indica UTC+1. En el caso de un segundo intercalar, se inserta un bit 0 durante el segundo 59, y el bit faltante especial se transmite durante el segundo salto, segundo 60.

Los primeros 20 segundos son indicaciones especiales. Los minutos se codifican en los segundos 21–28, las horas durante los segundos 29–34 y la fecha en los segundos 36–58. Aunque el código de tiempo solo incluye dos dígitos del año, es posible deducir dos bits de siglo utilizando el día de la semana. Aún así existe ambigüedad cada 400 años, ya que en el calendario gregoriano se repiten semanas cada 400 años, pero esto sería suficiente para determinar qué años de los que terminan en 00, son años bisiestos.

Sincronización de redes con DCF77

DCF77 se creó para cubrir la necesidad que existía de disponer de un sistema de sincronización vía radio, con gran cobertura y la precisión de un reloj atómico. La señal DCF77 se utiliza para sincronizar sistemas de seguimiento a satélites, telescopios, redes transmitiendo en isofrecuencia (SFN), etc.

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Transmisor experimental DCF77

Piratas en la WEB

¿Es posible que desaparezca un hosting de pago sin previo aviso?. Si tienes un blog alojado en un hosting, aunque sea de pago, deberías hacer un backup de todo su contenido y guardarlo en un lugar seguro. Si yo no lo hubiera hecho así, habría perdido toda la información que he ido recopilando a lo largo de los años.

Alojamiento WEB

Si algo he aprendido desde que contraté mi primer alojamiento Web, es la inseguridad que se siente al depositar todo tu trabajo en un lugar ajeno, y teniendo un desconocimiento absoluto del lugar físico en el que están almacenados los datos, aparte del posible mal uso que podrían hacer de ellos .

Aunque contrates un alojamiento de pago, nunca podrás estar seguro de que algún día podrías perder todos tus datos. Esta inseguridad me hizo pensar lo importante que es disponer de un archivo de respaldo con todo el contenido, actualizarlo de forma periódica, y guardarlo fuera del propio alojamiento WEB.

¿Es tóxico el Ozono?

Reparación de un generador de ozono de uso doméstico. El ozono se utiliza desde hace muchos años como bactericida, y también con fines medicinales. Existen muchas terapias con el ozono, pero siempre son tratadas como complementarias a la medicina tradicional, y suelen crear polémica debido al efecto tóxico que provoca cuando entra en contacto con el epitelio pulmonar.

Capa de ozono

La capa de ozono se encuentra en la estratosfera, a una altura aproximada comprendida entre los 15 y 50 Kms. de la Tierra. Esta zona contiene una alta concentración de ozono, aproximadamente el 90 % de todo el ozono de la atmósfera.

La capa de ozono absorbe entre 97 y el 99 % de la radiación ultravioleta de alta frecuencia, proveniente del Sol. Para nosotros actúa como un escudo protector, y también ayuda a mantener el balance biológico en la biosfera.

Usos del ozono

El ozono se utiliza desde hace muchos años como bactericida, y también con fines medicinales.

Existen muchas terapias con el ozono, pero siempre son tratadas como complementarias a la medicina tradicional, y suelen crear polémica debido al efecto tóxico que provoca cuando entra en contacto con el epitelio pulmonar.

Cuando se aplica el ozono terapeúticamente, siempre se tiene que evitar que entre en contacto con el sistema respiratorio.

Generador electrónico de ozono

Actualmente es posible comprar un generador de ozono con fines domésticos.

Son muy útiles para desinfectar alimentos, o como purificadores del aire. El ozono es capaz de matar todo tipo de bacterias y virus, pero es importante evitar su uso en sitios poco ventilados y evitar respirarlo.

Medir la sensación térmica

Construcción de un medidor de humedad, temperatura real y la sensación térmica. Para este montaje voy a utilizar el sensor de temperatura y humedad DHT11, y como controlador utilizaré Arduino. La sensación térmica describe el grado de incomodidad que el ser humano percibe, como resultado de la combinación de la temperatura, humedad y el viento. La humedad, junto con la velocidad del aire hacen que la sensación de frío sea mayor en invierno, y la sensación de calor más intensa en verano.

La temperatura y la sensación térmica

Es habitual que nos fijemos en la temperatura que muestra un termómetro, y rápidamente asociemos el valor que hemos leído con la sensación de frío o calor que vamos a sentir. Sin embargo, la sensación térmica varía en función de otros factores, como son la humedad relativa del aire y su velocidad.

El cuerpo humano intenta mantener su temperatura corporal a un valor constante, alrededor de los 37ºC y la piel es el principal órgano encargado de regular la temperatura:

Cuando aumenta la temperatura del cuerpo, se dilatan los vasos sanguíneos y aumenta el flujo de sangre por la piel, y la piel en contacto con el exterior hace de radiador y se reduce la temperatura. Si el calor es excesivo, se abren los poros y se comienza a sudar. El sudor es un método de enfriamiento muy efectivo, porque su evaporación provoca un enfriamiento mucho más rápido.

Cuando el cuerpo se enfría, los vasos sanguíneos se contraen y el flujo sanguíneo se reduce. Los músculos son estimulados para generar más calor, pudiendo llegar a provocar temblores involuntarios. Así el cuerpo puede aumentar su temperatura rápidamente en caso de necesidad.

En definitiva, la piel humana es el sensor que detecta las diferencias de temperatura entre el cuerpo y el ambiente, para reaccionar en consecuencia. Si tenemos en cuenta que la temperatura de la piel se mantiene alrededor de los 32ºC, la sensación térmica variará de forma más brusca, cuando más nos alejemos de dicho valor y dependerá de la humedad y velocidad del aire exterior.

La sensación térmica describe el grado de incomodidad que el ser humano percibe, como resultado de la combinación de la temperatura, humedad y el viento. La humedad, junto con la velocidad del aire hacen que la sensación de frío sea mayor en invierno, y la sensación de calor más intensa en verano.

La humedad en verano y en invierno

En verano, con temperaturas altas, un exceso de humedad en el ambiente impide que el sudor se evapore de forma eficiente, provocando una sensación de calor más alta.
En invierno, con temperaturas bajas, un exceso de humedad en el ambiente provoca una hidratación mayor de la piel, condensando partículas de agua en la superficie como si fuera sudor, y su evaporación provoca una sensación de frío mayor que la que muestra el termómetro

Si queremos saber el grado de frío o calor, sobre todo en las regiones de climas húmedos, es mucho más útil conocer la sensación térmica que la temperatura. La humedad relativa del aire, representada con las siglas HR o la letra griega Φ (fi), es la concentración de vapor de agua en el aire.

Una vez corregido el valor de temperatura con la sensación térmica debido a la humedad, si además hay viento con una velocidad superior a 12,5 km/h, habría que aplicar al valor obtenido una nueva corrección.

La corrección con el viento es mucho menor que la provocada por la humedad. Como se puede ver en la gráfica anterior, la sensación de calor aumenta a partir de 34ºC y también disminuye a partir de ese mismo valor.

Medir la sensación térmica

La construcción de un medidor que muestre el valor de la sensación térmica, es sencilla y de bajo costo. Con Arduino el código de programación es muy corto, y además las fórmulas de corrección ya están incluidas dentro de las librerías del sensor DHTxx. Para este montaje utilicé el sensor DHT11, pero si se requiere una mayor precisión, es mejor utilizar el DHT22. El controlador de este medidor está hecho con Arduino, y la presentación de los valores se muestra en un display LCD de 2×16 caracteres. Todo el conjunto se podría fabricar sin tener que soldar ningún componente, utilizando un Arduino UNO junto con su ‘Shield LCD‘. El sensor de temperatura/humedad se puede conectar con terminales de conexión en la tarjeta Arduino, porque el sensor DHT11 se puede comprar montado en una pequeña placa PCB, en la que lleva montada una resistencia Pull-Up y el condensador de desacoplo para la alimentación. La alimentación de todo el conjunto es de 5 VDC, por lo que se podría utilizar cualquier cargador USB que tengamos en casa.

También puedes optar por hacer un montaje independiente, sin la placa de desarrollo de Arduino. Así te saldrá todo más barato y su tamaño será menor:

Firmware (v1)

El código de programación de este medidor, junto con la librería de control necesaria para el sensor DHTxx, se puede descargar desde el siguiente enlace: Temperatura y humedad

Descargar fichero .stl

Thermometer showing the thermal sensation

El medidor de temperatura y humedad lo puedes montar dentro de en una pequeña caja de plástico (100 x 60 x 25 mm), incluyendo dentro su propia fuente conmutada de 5VDC. Los detalles de este montaje, los puedes ver en el siguiente video:

Sensación y conductividad térmica

¿Por qué tiene tan mala respuesta a la temperatura el sensor DHT11?. El problema es que el sensor de temperatura DHT11 está encerrado dentro de una jaula de plástico, por lo que su conductividad térmica entre el exterior y el sensor es mala, y esto provoca que su tiempo de respuesta sea lento. Para corregir este fallo, he montado un segundo sensor de temperatura en el termómetro. He utilizado el sensor DS18B20 con encapsulado metálico para medir la temperatura, dejando el sensor DHT11 para medir la humedad y calcular la sensación térmica.

Tiempo de respuesta de un sensor

La respuesta en el tiempo de un sensor de temperatura depende de la conductividad térmica del material utilizado entre el elemento a medir (aire, líquido) y el sensor de temperatura. Como norma general, los materiales mas conductivos eléctricamente, también lo son térmicamente.

Utilizar un sensor de temperatura con encapsulado metálico, es una buena elección cuando se necesita obtener una respuesta rápida en la medida.

Aunque esto no siempre es imprescindible y hay veces que es mejor utilizar un sensor de respuesta más lenta, con el fin de mostrar la temperatura ambiente y evitar que se muestren cambios bruscos debido a una corriente de aire frío o caliente ocasional.

El sensor de temperatura y humedad DHT11 es de respuesta lenta y muy válido para mostrar la temperatura en zonas abiertas, pero no es el más adecuado para medir valores en recintos pequeños (sauna, cámara frigorífica, caldera).

¿Es útil el montaje anterior?

Dependiendo del uso que le quieres dar al medidor de temperatura ambiente, tendrás que elegir el sensor de temperatura que mejor se adapte al entorno. Si quieres mostrar la temperatura en un espacio abierto, el montaje anterior te podría servir. Pero si lo quieres para hacer medidas rápidas, o para mostrar los valores dentro de en un recinto pequeño, es aconsejable añadir al esquema anterior un segundo sensor de temperatura con encapsulado metálico.

Firmware (v2)

El código de programación del medidor con doble sensor, se puede descargar desde el siguiente enlace: Temperatura y humedad (v2)

Ecualizador de audio – ICStation

Ganancia y respuesta en frecuencias del módulo XH-M164 de ICStation. Este módulo es un preamplificador ecualizado estéreo, y está basado en el circuito integrado NE5532. Las medidas se realizan utilizando un equipamiento que está al alcance de cualquier aficionado a la electrónica. Se utiliza un teléfono móvil con una APP, que lo convierte en un generador de frecuencias. Para medir los niveles de salida se podría utilizar cualquier polímetro convencional, ya que las señales a medir son de baja frecuencia y sinusoidales. Si se utiliza un osciloscopio, es importante convertir las señales de pico a RMS. Si el osciloscopio permite mostrar la medidas RMS en pantalla, las medidas serán más rápidas, pero el resultado será el mismo que si se hicieran con un polímetro.

Preamplificador ecualizado estéreo XH-M164

El módulo XH-M164 es un preamplificador de audio estéreo, con 3 controles de tono (graves, medios, agudos) y otro más para regular el nivel de salida. Este preamplificador utiliza 2 circuitos integrados NE5532 (operacionales) y se alimenta con una tensión simétrica de 12 VDC.

El módulo dispone de su propio rectificador y de los dos reguladores de tensión, necesarios para obtener las dos tensiones estabilizadas de +12 y -12 VDC. De esta forma, el módulo XH-M164 puede alimentarse con un simple transformador de alterna que disponga de dos devanados, con una tensión de salida comprendida entre 9 y 15 VAC. En la imagen anterior, el fabricante apunta una tensión comprendida entre 12 y 24 VAC, pero no conviene subir de 15V.

Con tensiones más altas, se produce una mayor disipación (calor) en los reguladores de tensión… y a partir de 9 VAC el módulo ya funciona.

Sistema de medidas

No siempre es imprescindible disponer de un equipamiento costoso, para realizar medidas en equipos electrónicos. El sistema de medidas que he utilizado para comprobar la respuesta en frecuencias de este módulo ecualizador de audio es muy simple.

Como medidor se puede utilizar un osciloscopio o un polímetro, y como generador de audio un Smartphone (teléfono móvil)… convertido en un generador de señales de audio, mediante la instalación de una APP.

Respuesta Amplitud/Frecuencia

Para obtener la curva de respuesta de cada filtro (control de tono), es necesario tomar varias medidas, modificando la frecuencia y la posición de cada control de tono. Una vez tomadas las medidas, ya se pueden representar en modo gráfico. El proceso es ir anotando los valores de las frecuencias a las que hemos hecho las medidas en uno de los ejes, lo normal es utilizar el eje X para las frecuencias, y asociar los valores de tensión RMS medidos en el otro eje (Y) para marcar el punto de cruce entre ambos ejes. Cuanto mayor sea el número de muestras que hayamos tomado, mejor resolución obtendremos al unir los puntos para obtener la curva de respuesta.

Una vez obtenidos los valores en tensión RMS en cada punto, podemos convertir la escala de ganancia lineal, a otra logarítmica y más acorde con la sensación acústica que apreciamos cuando cambia el nivel.

La representación de las curvas de respuesta se suelen mostrar utilizando valores logarítmicos (decibelios), ya que se asemejan más esos cambios de nivel sonoro a la respuesta del oído humano. Para convertir los voltios RMS a decibelios, aplicamos la siguiente fórmula:

dB = 20 x log (V2/V1)

V1: voltios RMS de salida, con todos los controles de tono al mínimo (referencia)
V2: voltios RMS de salida, con el control de tono que medimos al máximo
dB: ganancia o atenuación en decibelios